Желание продлить жизнь строительных
конструкций и уменьшить затраты на их ремонт, заставляет инженеров
разрабатывать "идеальные материалы", которые имеют свойства
самозаживления, но многие из этих новых материалов очень сложно вывести
на рынок. Новый самозаживляющийся бетон разработан и протестирован
аспирантом Университете Род-Айленда, при этом он является
рентабельным в производстве.
Мишель Пеллетир (Michelle
Pelletier), кандидат на степень магистра из Вунсокета, заключила
в микрокапсулы силикат натрия, заживляющий агент, непосредственно в бетон. Когда крошечные трещины напряжения начинают
формироваться в бетоне, капсулы разрываются и освобождают агент в
прилегающую область.
Силикат натрия реагирует с гидроокисью
кальция, при этом в бетоне образуется естественно кальциево-силикатный
гидрат, который заполняет трещины и поры в бетоне. Химическая реакция
создает подобный гелю материал, который отвердевает приблизительно в
течение одной недели.
"Умные материалы" обычно имеют
экологический спусковой механизм, который заставляет заживление
происходить," поясняет Пеллетир, который сотрудничает в проекте с
профессором химической технологии Арижит Бозе(Arijit Bose). "Что является особенным о нашем
материале , так иэто то, что он может применяться только на тех участках где он действительно необходим."
В опытах, стандартный бетон, содержащий 2% силиката натрия, заживляющего агента,восстанавливал
26 процентов его первоначальной прочности (будучи близко к полному
разрушению) против только 10-процентного восстановления стандартным
соединением. Пеллетир предполагает, что увеличение количества
заживляющего агента возможно, приведет к улучшению восстановления прочности бетона.
"Самозаживляющийся
бетон - большая область исследования сейчас," говорит она. "Но многие
из подходов, которые взяты на вооружение другими исследователями не
могут привести к промышленному производству."
Сейчас Пеллетир исследует, может ли ее силикат натрия, заживляющий агент действоватьтакже ка и ингибитор коррозии.
"Обычно
бетон используют вместе со стальной арматурой,которая повышает
прочность, но стальная арматура чрезвычайно восприимчива к коррозии,"
рассказывает Пеллетир. "Мы исследуем сейчас, как выпуск агента приведет к
уменьшению коррозии по двум механизмам. Первое, уменьшение поступления
воды из заполненных пор и уменьшения взаимосвязанности в пределах
матрицы может привести к меньшему количеству влажности, достигающей
металла и в конечном счете меньшей коррозии. Кроме того, силикаты можно
нанести на поверхности, чтобы сформировать защитную пленку, который
может также помочь с сокращением нормы коррозии стальной арматуры."
Одно
дополнительное преимущество для использования самозаживляющегося
бетона состоит в том, что он может существенно уменьшить эмиссию CO2 конкретного производства. Поскольку
производство бетона является очень энергоемким, включая в себя также
добычу и транспортировку сырья, то вклад его в эмиссию CO2 в Соединенных Штатах составляет
примерно 10%.
